42 kW auf 3 HE: Hochleistungs-Rack für Power Hardware-in-the-Loop-Tests

Eine PHiL-Umgebung ist nur so gut wie ihre Leistungsseite. Das Echtzeitmodell rechnet Netzsituationen im Mikrosekundenbereich. Wenn die DC-Quelle dahinter träge reagiert, misst man am Ende das Verhalten der Quelle statt das des Prüflings. Gefragt war deshalb eine Hardwarebasis mit hoher Dynamik, ausreichend Spannungsreserve für 800-V-Klasse-Anwendungen und genug Leistung für realistische Lastwechsel.

Dazu kam der Platz: Ein Prüffeld hat selten Reserven für einen zweiten Schrank. Und die Zeit, zwischen Bestellung und dem ersten belastbaren Testlauf, sollte möglichst wenig Eigenleistung des Kunden liegen.

Schulz-Electronic hat ein Hochleistungs-Rack um bidirektionale DC-Quellen der Serie ITECH IT6600C konstruiert. Das eingesetzte Gerät liefert 42 kW auf nur 3 HE und arbeitet mit zwei unabhängigen Kanälen zu je 21 kW, die sich in Serie auf 1200 V oder parallel auf den vollen Strom schalten lassen. Quelle und Last stecken im selben Gerät: Der Übergang zwischen Speisen und Senken erfolgt nahtlos, aufgenommene Energie geht ins Netz zurück statt in Abwärme.

Konstruktion, Fertigung und die komplette Verkabelung lagen bei uns. Wir haben das Rack so ausgelegt, dass die finale Integration vor Ort ohne uns funktioniert: Der Kunde schiebt seinen Wechselrichter ein, schließt an, fertig. Kein Nacharbeiten an der Verkabelung, kein Abstimmungsaufwand zwischen mehreren Gewerken.

Schulz-Electronic hat ein schlüsselfertiges System übergeben, das die Entwicklung der nächsten Wechselrichtergeneration beschleunigt. Die hohe Leistungsdichte hält das Prüffeld kompakt, die Dynamik der DC-Seite macht die Messergebnisse aussagekräftig, und die Rückspeisung senkt Energie- und Kühlkosten im Dauerbetrieb.

Wichtiger noch: Der Prüfstand ist nicht auf ein Projekt zugeschnitten. Dieselbe Kombination aus Leistungshardware und flexibler PHiL-Umgebung trägt auch die nächsten Fragestellungen - von Schnellladetechnik bis Batteriespeicher.

Geräteauswahl herstellerübergreifend, Konstruktion, Fertigung, komplette Verkabelung und Sicherheitskonzept bis zur schlüsselfertigen Übergabe. Service und Reparatur laufen anschließend über unser Haus in Baden-Baden, Deutschland.

Ein Teil des Systems existiert als Echtzeitmodell, ein anderer real. Beim Wechselrichtertest ist das Netz das Modell und der Wechselrichter die reale Hardware. Über eine leistungsstarke, schnell geregelte Quelle greifen beide Welten ineinander. So lassen sich Netzsituationen prüfen, die man am realen Netz nie herstellen dürfte.

Netzfolgende Wechselrichter synchronisieren sich auf ein bestehendes Netz. Netzbildende - grid-forming - Geräte geben Spannung und Frequenz selbst vor und können ein Netz stützen oder aufbauen. Mit wachsendem Anteil erneuerbarer Erzeugung wird diese Fähigkeit zur Voraussetzung für Netzstabilität.

Speisen und Senken laufen mit einem Gerät statt mit Quelle plus separater Last, und der Übergang zwischen beiden Richtungen erfolgt ohne Umschalten. Die aufgenommene Energie geht ins Netz zurück statt in Abwärme, bei Dauerläufen der größte Kostenhebel im Prüffeld.

Im Prüffeld ja. Hohe Leistungsdichte spart Schrankfläche, verkürzt Leitungswege und lässt Platz für den eigentlichen Prüfaufbau. Ein Gerät deckt dabei den Bereich mehrerer klassischer Netzgeräte ab.